资源计划及其优化技术研究

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应急响应资源计划的设计
应急响应资源计划的快速制定关系到应急救援的效果。应急响应资源计划包含应急目标、物料清单、应急资源需求预测和应急资源清单四个部分,它们之间关系如下图所示:应急目标Input基于灾情信息,体现为应急资源的需求,包括应急物资的数量需求、质量需求以及结构需求[8]。应急资源目标与突发事件相关。本文中每个应急目标对应一个灾难事件。将灾情信息Input(灾难类型,灾难等级,受灾人数,发生地点,发生时间)作为应急响应资源计划系统的输入,生成应急响应资源计划。物料清单BOM是对某一类灾难事件资源需求的描述。本计划中有一个物料清单集,每一种灾难事件(如地震)对应一个物料清单。清单中包含针对某一种应急目标需要的应急资源、数量及其结构信息。应急响应需求预测Demand是在物料清单的基础上快速生成的。(5)式中i为应急目标iInput的乘子,它是Inputi和iBOM根据算法进行确定的。根据(5)式可快速预测出应急目标iInput所需要的应急资源。()=*iiiiifInputDemandBOM=(5)应急响应资源清单Plan是采用多目标优化算法对应急响应需求预测Demand优化得到的。这部分的目标是使得到的应急响应资源清单是某些约束下最优的,确保物料号的实例化能够使得救援物资成本达到最低。选取对救援成本影响最大的属性作为优化目标,并对这些目标赋予相应的权重值,最终选取线性加权和最小的组合构成应急响应资源清单。具体优化算法模型见(1)~(4)式。
应急响应资源计划的优化 系统实现及样例
目前,已将本文前面介绍的应急响应资源计划嵌入到SahanaEden开源应急信息平台中。在开源框架Web2py上使用Python开发语言进行前端Web开发,后端使用MySQL数据库服务器进行数据库定义和数据操作。系统在包含资源基本构成信息的应急物料清单基础上,可自动快速完成应急资源需求预测和优化等任务。最终得到能够支持决策者快速筹备应急资源的应急响应资源清单。资源清单有Web、EXCEL和TXT等多种可选格式,可导出数据进行存档,方便日后查询和学习之用。最后,通过仿真实验验证了系统能够稳定完成预期功能,丰富了SahanaEden平台的功能,为应急救援决策提供新的支持。系统中应急目标向量设为Input(灾难类型,等级,受灾人口,受灾地类型,发生时间)。假设某次突发事件的应急目标C(地震,7级,120000,城镇,2a.m.)。系统首先根据灾难类型快速匹配对应的物料清单BOM,即地震灾难类型对应的物料清单。设这个物料清单对应的应急目标向量B(地震,6级,100000,城镇,3a.m.)。采用加权法计算乘子。对应急目标向量中的灾难等级、受灾人口、受灾地类型和发生时间分别赋予权重值0.3、0.1、0.5和0.1。1niiiiCwB==∑×(6)(6)式中n为应急目标向量中属性总数(本例中n=4),iw是第i个属性的权重,iC表示应急目标C中第i个属性值,对应的,iB表示地震物料清单对应的应急目标向量B中第i个属性值。由(6)式,计算出乘子=1.03。根据(5)即可快速预测这灾难事件需要的应急资源。4.2.2资源展开假设资源需求预测中需要A、B两种物资,A、B具体数据见表2、表3:结果分析:当权重向量为(0.2,0.2,0.6)时,可选择A21300份,A3500份,B36000份,以及B484000份。当权重因子选取不同时,系统运行结果不同。在不同情境下决策者可按照各目标的重要程度进行调整,使得到的优化结果最大限度符合当前状况。结束语本文借鉴MRP-II管理方法进行应急响应资源计划的设计,且在时间和经济指标约束下对其进行了优化,扩展了广受欢迎的SahanaEden应急管理平台的功能,在构建快速应急响应信息系统方面做了有益的尝试。后续工作将针对应急需求预测进行深入研究,重点探索更优的乘子计算方法以及尝试其他优化方法。